液压与气压传动第1章 绪论

若已q知=A进v入缸体q的=A流1v量1=qA，2v则2活塞（运1-动4）速(度连为续：性 方程q)
A
重要基本概念二：
(1-5)
“活塞的运动速度v取决于进入液压（气压）缸（马达）的
流量q，而与液体压力p大小无关”
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1.1.3 功率关系
• F1v1=Wv2
(1-6)
• P=pA1v1=pA2v2=pq (1-7)
动力粘度（绝对粘度）μ
• 牛顿内摩擦定律
牛F顿试验A：相du邻两层液体之F间/的du摩擦力的大
小和两层液体dy之间接触面积AA成d正y 比, 和两层 式液的中体距之离μ间为:称速dy为成度反差动比d力u成粘正度比系，和数两（层P液a·体s）之间
:d速u 度梯度，即液层间速度对液层距离的变化率 dy
液压与气压传动
关于《液压与气压传动》
• 课程性质: 专业技术课
特点？
• 课程特点: 理论与实践并重
• 考核性质: 考试
• 考核方法：期末考试
•
参考平时出勤、作业、实验、课堂提
问等
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液压与气压传动教学大纲
▪ 课程的性质：
▪ 该课程是机械设计制造及其自动化专业、车辆工程专
业必修的专业技术核心课程。
• 课程的要求：
– 1. 要求掌握各种液压与气动元件的结构原理和特点。 – 2. 要求掌握各种液压与气动基本回路的功用和组成。 – 3. 要求掌握分析系统工作原理的方法。
• 学时安排：
• 理论学时数34学时，实验4学时；课后作业每周交一次； 期末考试。
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学时分配
• 绪论、液压油液 • 液压流体力学 • 液压泵与液压马达 • 液压缸 • 液压控制阀 • 液压辅件 • 液压基本回路 • 典型液压系统 • 气压传动基础 • 机动
2学时 6学时 4学时 2学时 6学时 （2学时自学） 6学时 2学时 4学时 2学时
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绪论
• 机器组成 • 机械传动 • 液压气压传动
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机器组成
能量需求
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机器组成
机械能传递
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机器组成
直接驱动
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机器组成
• 一般主要由三部分组成
管、滤油器 （５）工作介质—液压油
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用于断续生产过程的气动系统的组成原理图
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气动系统的组成
• 动力元件—获得压缩空气的能源装置 • 执行元件—包括气缸和气马达 • 控制元件—包括各种控制阀 • 辅助元件—包括消音器及管件等 • 工作介质—压缩空气
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• 物理意义 ：当速度梯度为1时接触液层间单位面积上的
内摩擦力
• 法定计量单位 ：帕·秒（Pa·s）(自行推导)
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运动粘度ν
• 定义：动力粘度μ与密度ρ之比

• 法定计量单位：m2/s ，常用单位cSt（厘斯）(mm2/s)
由于ν的单位中只有运动学要素，故称为运动粘度。液
压油的粘度等级就是以其40ºC时运动粘度的平均值厘斯 数来表示，如L-HM32液压油的粘度等级为32，则40ºC时 其运动粘度的平均值为32mm2/s。
原动机
传动机构
工作机
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原动机
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原动机
电机
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工作机：直接工作部分
滑块 冲头 卡盘 刀架 车刀
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传动机构
• 机械传动 • 流体传动
液压传动 气压传动
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机械传动
齿轮传动 链条传动
皮带轮传动
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液压传动
2.千斤顶的工作原理和其它传动方式的比较?
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1.1.2 运动关系
A1h1=A2h2
A1
h1 t

A2
h2 t
h2 A1 (1-2)
F1
h1 A2
A1 A2
2 A1 1 A2
(1-3) h1
p1
h2 p2
结论：活塞的运动速度和活塞的作用面积成反比
? 守恒
概念：流量q (Ah/t):单位时间内流过某一截面积为A的流体体积
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液压油的主要物理性质
• 可压缩性：液体受压力作用而发生体积变化的性质。可用体 积压缩系数κ或体积弹性模量K表示
• 体积压缩系数κ：单位压力变化所引起的体积相对变化量，
1 V （m2/N）
p V 式中 V：液体加压前的体积（m3）；
△V：加压后液体体积变化量（m3）； △p：液体压力变化量（N/ m2）； • 体积弹性模量K （N/ m2） ：液体体积压缩系数κ的倒数
• 2、压力和流量是液压与气压传动中两个 最重要的参数；
• 3、液压与气压传动系统的基本组成。
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一、液压与气动传动的工作原理
以液压千斤顶为例来简述液压传动的工作原理： 液压千斤顶是一个最简单的液压传动装置。
负荷
液 压 缸
单向阀
液 压 泵
单向阀
截止阀 机电工程学院 张鹏
油箱
• 液压千斤顶的组成
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两种工作原理图
1、半结构 式 —直观， 画法复杂。 2、职能符 号 — 画法 简单，清晰。
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液压传动的缺点
1．接管不良造成油外泄，除了会污染工作场所外， 还有引起火灾的危险。
2．油温上升时，粘度降低，油温下降时，粘度升 高，油的粘度发生变化时，流量也会跟着改变， 造成速度不稳定。
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• 汽车液压制动系统
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• 磨床
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• 压床
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• 小松挖掘机主液压泵
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• 筑路机
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• 装载机
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• 液压挖掘机
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• 液压挖掘机
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• 轧钢机械
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液(气)压系统各组成部分的作用
（1）动力元件 —泵。将原动机输入的机械能转换为液体或 气体的压力能，作为系统供油能源或气源装置。
（2）执行装置 —缸（或马达）。 将流体压力能转换为机械 能，而对负载作功。
（3）控制调节装置—各种控制阀，用以控制流体的方向、压 力和流量，以保证执行元件完成预期的工作任务。
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小结：
• 液压与气压传动：以流体作为工作介 质进行能量传递和控制的一种传动方 式。
• 用途:工程机械、冶金、军工、农机、 汽车轻纺、船舶、石油、航空和机床 等
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第一章 绪论
本章的学习,要掌握和理解以下几点：
• 1、液压与气动都是借助于密封容积的变 化，利用流体的压力能与机械能之间的 能量来传递能量；
向
滤 控 油 控 汽缸
气 制 雾制
器 阀 器阀
消声器
流量控制阀
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• 气动检测线
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• 气动机械手
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• 汽车气压制动系统
为什么不用液压？ 机电工程学院 张鹏
为什么选用气压传动？
空气取之不尽，节省购买、贮存、运输的费用 用后空气排入大气，不必设回气管，不污染环境 空气在管内流动阻力小，压力损失小，便于输送 气动反应快，动作迅速，维护简单，管路不易堵塞 气动元件结构简单，易于制造、标准化、系列化、通用化 气动系统在恶劣工作环境中，安全可靠性优于液压等系统 气动系统可实现过载保护，可压缩性气体便于贮存能量 气动设备可以自动降温，长期运行也不会发生过热现象
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气压传动的缺点
空气的可压缩性，在载荷变化时动作稳定性差 工作压力较低，输出功率较小 气信号传递的速度慢，不宜用于高速传递的回路中 排气噪声大，需加消声器
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小结:
本讲主要讲解了液压与气压传动 的工作原理、特点、组成和作用。 • 复习与思考
试述液压系统的组成及各部分的作用
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液压传动分析
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1.1.1 力比关系
• 帕斯卡原理：“在密闭容器内，施加于静止液
体上的压力将以等值同时传到液体各点”
p F1 W A1 A2
F1
W
W A2 F1 A1
(1-1) h1
A1 A2
p1
p2
h2
重要基本概念一：
“工作压力取决于负载”，而与流入的液体多少无 关思考：1.若空载，即W=0，则p=？F=？
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相对粘度（恩氏粘度ºΕ）
• 恩氏粘度：它表示200mL被测液体在tºC时，
通过恩氏粘度计小孔（ф=2.8mm）流出所需
的时间t1，与同体积20ºC的蒸馏水通过同样小孔 流出所需时间t2之比值
200ml
Et

t1 t2
φ=2. 8mm
恩氏粘度计
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相对粘度（恩氏粘度ºΕ）
为什么采用液压传动？
1．体积小，输出力大 2．不会有过负载的危险 3．输出力调整容易 4．速度调整容易 5．易于自动化
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• 发展趋势
机械、电子（计算机） 、液压 三者相结合的机电液一体化技术
电子是神经， 液压是肌肉， 机械是骨头。
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气压传动
气压发生装置
分压
方
水力
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
液压传动装置：汽车吊
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液压传动装置：汽车吊
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液压传动装置：油压机
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液压传动装置-液压电梯
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• 液压翻斗车
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•飞 机
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• 船舶
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• 船闸
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• 汽车制动系统
（4）辅助装置—油箱、油管、滤油器、压力表、冷却器、分 水滤水器、油雾器、消声器、管件、管接头和各种信号转 换器等 ，创造必要条件，保证系统正常工作。
（5）工作介质— 液压油或压缩空气 ，作为传递运动和动力 的载体。
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三、 液压与气压系统的图形符号
工程上一般都用简单的 图形符号来绘制液压系统 原理图。图中的符号只表 示元件的功能，不表示元 件的结构和参数。 GB/T786.1-1993液压图形 符号见本书附录。
K1
计算时常取K=7×108 N/ m2
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粘度
• 液体的粘性： 液体在流动时产生内摩擦力的特性
静止液体则不显示粘性
• 液体的粘度： 液体粘性的大小可用粘度来衡量。 粘度是液体的根本特性，也是选择液压油的最 重要指标 常用的粘度有三种不同单位：即动力粘度、运 动粘度和相对粘度
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第二章 液压油与液压流体力学基础 一、流体传动介质的特性
• 液压油的主要物理性质﹡ • 液压油的选择 ﹡ • 空气的主要物理性质 • 气体状态方程 • 气压传动系统对空气的要求
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液压油的主要物理性质
• 密度ρ：单位体积液体的质量
m
V
式中 m ：液体的质量(kg)； V：液体的体积（m3）； ρ=900 kg/ m3
• 压力p和流量q是流体传动中最基本、最重要的两
个参数，它们相当于机械传动中的力和速度，它 们的乘积即为功率
• 液压与气压传动是以流体的压力能来传递动力的
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液压传动的特点：
1）液压传动以液体作为传递运动和动力的工作介质，而且传 动中必须经过两次能量转换。它先通过动力装置将机械能转 换为液体的压力能，后又将压力能转换为机械能做功。
3 ．系统将马达的机械能转换成液体压力能，再 把液体压力能转换成机械能来做功，能量经两 次转换损失较大，能源使用效率比传统机械低。
4．液压系统大量使用各式控制阀、接头及管子， 为了防止泄漏损耗，元件的加工精度要求较高。
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液压传动优、缺点
1.优点: 功率大来重量轻, 大力大矩显威风; 运动平稳响应快, 无机调速显神通; 操纵简单自动化, 过载保护它更行; 元件标准系列化, 散热润滑也出名. 2.缺点: 难保严格传动比, 液压不宜远距离; 元件精度要求高, 温度影响需注意; 信号传递不如电, 液压介质很娇气; 总的效率比较低, 找到故障较费力.
2）油液必须在密闭容器（系统）内传递，而且必须有密闭容 积的变化。
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二、 液压与气动传动系统的组成
实例
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二、 液压与气动传动系统的组成
图示为简化磨床工 作台液压系统工 作原理图
（1）动力元件 — 泵 （机械能 压力能） （2）执行元件 — 缸、马达 （压力能 机械能） （3）控制元件 — 阀 （控制方向、压力及流量） （4）辅助元件 —油箱、油
• 精密机床
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• 液压机
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• 废车处理机
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• 废车处理机液压系统
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• 港口机械
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• 注塑机
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• 注塑机液压系统
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• 自动生产线
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• 组合机床
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